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基因工程和应用第1页/共26页 基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。原理：基因重组操作水平：DNA分子水平操作环境：生物外结 果：定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。一、　基因工程目的基因供体细胞受体细胞第2页/共26页 二、　基因操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性内切酶（限制酶）　　一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。专一性第3页/共26页 基因的针线：DNA连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割第4页/共26页 　　被同一种限制切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？第5页/共26页 ２、基因的针线──DNA连接酶　　连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。第6页/共26页 3、基因的运输工具——运载体常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒标记基因，便于进行检测。第7页/共26页 第一步：获取目的基因：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA（外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（在遗传学中叫扩增），从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。 三、工程基本步骤第8页/共26页 2、目的基因与运载体结合　　用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。第9页/共26页 第三步：将目的基因导入受体细胞导入扩增常用的受体细胞：菌类和动植物细胞第10页/共26页 4、目的基因的表达和检测　　大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物　　第11页/共26页 四、　基因工程的应用一、基因工程与作物育种第12页/共26页 转基因植物的产生过程1、转基因植物第13页/共26页 转基因抗虫水稻（绿色）与对照（枯黄）1）抗虫转基因植物 抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅口害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。第14页/共26页 2）抗病转基因植物转黄瓜抗青枯病基因的甜椒第15页/共26页 3）其他抗逆转基因植物转鱼抗寒基因的番茄第16页/共26页 4）利用转基因改良植物的品质不会引起过敏的转基因大豆转基因高赖氨酸玉米第17页/共26页 2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因工程疫苗和药物　　许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。　　微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。第18页/共26页 1、基因工程药物在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？ 药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。第19页/共26页 　　胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。　　将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!第20页/共26页 用转基因的植物生产药物 转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃